DE2203870A1 - Auxiliary instrument for piloting an aircraft - Google Patents
Auxiliary instrument for piloting an aircraftInfo
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Description
DR. MOLLER-BORe DlPL-PHYS. DR. MANITZ DlPL-CHEM. DR. DEUFELDR. MOLLER-BORe DlPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL
DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW 2 2 O Ί 8 7 ΩDIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRÄMKOW 2 2 O Ί 8 7 Ω
München, den *7' JAN- 1972 We/Obd - S 2337Munich, * 7 ' JAN - 1972 We / Obd - S 2337
NATIONALE INDUSTRIELLE AEROSPATIALENATIONAL INDUSTRIAL AEROSPATIALE
37 Bd. de Montmorency Paris 16, Frankreich37 vol. De Montmorency Paris 16, France
Hilfsinstrument für die PlugzeugführungAuxiliary instrument for guiding plug-in items
Die Erfindung betrifft ein Hilfe instrument für die Flugzeugführung und insbesondere eine Einrichtung, welche dem Piloten in Bedingungen, die zu denjenigen des Sichtfluges analog sind, ein figuratives Alarmsignal und eine Information für die auszuführende Maßnahme liefert, indem die Reflexkapazitäten des peripheren Sehens ausgenutzt werden.The invention relates to an aid instrument for aircraft guidance and in particular a device which instructs the pilot in conditions analogous to those of visual flight figurative alarm signal and information for the one to be executed Measure delivers by utilizing the reflex capacities of peripheral vision.
Während der Landung oder während des Starts profitiert ein Plugzeugpilot von dieser Kapazität, welche ihn in die Lage versetzt,A plug-in stuff pilot benefits during landing or take-off of this capacity, which enables him to
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Τ·Ι·ίοη(063»)73β·7 Telefon WD 2939«. Τ·Ι·Χ 5-22080 mbpat Ttl#«on (0711) 867261Τ · Ι · ίοη (063 ») 73β · 7 Telephone WD 2939«. Τ · Ι · Χ 5-22080 mbpat Ttl # «on (0711) 867261
mehr oder weniger bewußt die visuellen Eindrücke in der dynamischen Anordnung der Elemente wahrzunehmen, welche die Umgebung der Piste darstellen. Indem sein Blick geradeaus in die Richtung vor ihm fixiert bleibt, nimmt er dennoch in seinem Gesamtgesichtsfeld die dynamischen Elemente der Darstellung peripherer Bereiche wahr, welche ihm einen Sinneseindruck auf der Parafovea liefern, d.h., auf demjenigen Teil der Retina des Auges, welcher die zentrale Zone des konzentrierten Sehens oder den gelben Fleck umgibt.more or less conscious of the visual impressions in the dynamic To perceive the arrangement of the elements that represent the area around the slope. By looking straight ahead in the direction remains fixed in front of him, he nevertheless takes in his entire field of vision the dynamic elements of the representation of peripheral areas are true, which provide him with a sensory impression on the parafovea, i.e., on that part of the retina of the eye which surrounds the central zone of concentrated vision or the yellow spot.
Flugversuche haben gezeigt, daß der Pilot augenblicklich auf jede Unregelmäßigkeit durch peripheres Sehen aufmerksam wird, und zwar sogar in einem Zeitpunkt, bevor ihm genau bewußt wird, was in Wirklichkeit geschieht. Dies rührt von der Tatsache her, daß die visuellen Bezugsmarken eine Veränderung in bezug auf einen stabilen charakteristischen Zustand signalisieren, wie er der Situation des vorgegebenen Fluges entspricht, wobei die stabile Anordnung wiedererkannt wird, und zwar durch die Erfahrung des Piloten, bevor ein· Veränderung eintritt, solange eine normale Situation vorliegt. Es let somit vorteilhaft, eine Veränderung in bezug auf eine stabile Anordnung zu erreichen, welche unverzüglich die Aufmerksamkeit des Piloten erregt, und zwar unter Bedingungen des Instrumentenfluges bei einer Flugzeugführung ohne Sicht (PSV) oder bei schlechter Sicht, und es liegt somit eine Information vor, welche bestimmte vorteilhafte Eigenschaften des Sichtfluges aufweist. Flight tests have shown that the pilot is instantly aware of any peripheral vision irregularity, namely even before he realizes what is really happening. This is due to the fact that the visual reference marks a change with respect to a stable one signal characteristic state as it corresponds to the situation of the given flight, whereby the stable arrangement is recognized, through the pilot's experience, before a change occurs, as long as a normal situation is present. It thus let beneficial to a change in terms of to achieve a stable arrangement which immediately attracts the pilot's attention under conditions of the Instrument flight during aircraft guidance with no visibility (PSV) or in poor visibility, and information is therefore available, which has certain advantageous properties of visual flight.
Es sind Flugzeugführereinrichtungen bekannt, welche oberhalb des Instrumentenbrettes angeordnet sind oder seitlich von den Instrumenten, welche die periphere Auffassung erfordern, indem eine Verlagerung einer geometrischen Figur stattfindet, beispielsweise eine Wendel oder ein Netz von schrägen Linien, welches in einer Richtung oder einer entgegengesetzten Richtung in Reaktion auf ein Befehlesignal fortschreitet. Dieses Befehlssignal übersetzt inThere are aircraft pilot facilities known, which are arranged above the instrument panel or to the side of the instruments, which require the peripheral perception in that a displacement of a geometrical figure takes place, for example a helix or a network of oblique lines running in one direction or an opposite direction in response to a Command signal progresses. This command signal translates into
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einer oder der anderen Richtung den algebraischen Unterschied zwischen einem Wert eines Parameters der Flugzeugffihrung, der vorgegeben oder normal ist, und einem reellen Wert dieses Parameters. one or the other direction the algebraic difference between a value of a parameter of the aircraft control, which is predetermined or normal, and a real value of this parameter.
Jedenfalls sind der Zylinder, die Scheibe oder das Band, welche die geometrische Figur tragen, die sich in der einen oder der anderen Richtung verlagert, dann in demjenigen Falle unbeweglich, in welchem das Befehlssignal nicht vorhanden ist, wenn nämlich das Flugzeug im normalen Flugzustand fliegt. Das Ansprechen auf das Befehlssignal wird technisch somit durch das mehr oder weniger augenblickliche Inbetriebsetzen eines mechanischen Organs bewirkt, und zwar mit Umkehrung der Bewegungsrichtung um die neutrale lage. Derartige Regelbedingungen ermöglichen es im allgemeinen nicht, eine augenblickliche und sichere Anzeige zu gewährleisten, und andererseits muß im Falle einer Störung des Systems ein Vorhang das Beobachtungsfenster der geometrischen Figuren abdecken.In any case, it is the cylinder, the disk or the band that carry the geometrical figure that is found in one or the other shifted other direction, then immobile in the case in which the command signal is not present, namely if the aircraft flies in normal flight condition. Technically, the response to the command signal is thus more or less Immediate activation of a mechanical organ causes, with reversal of the direction of movement around the neutral location. Such control conditions generally make it possible not to ensure an instant and reliable display, and on the other hand, in the event of a malfunction of the System a curtain the observation window of the geometric Cover figures.
Die Erfindung liefert somit eine Konfiguration, welche auf ein normalerweise angetriebenes bewegliches Teil gezeichnet ist, welches im peripheren Aufnahmefeld des Piloten rotiert, wobei die Drehgeschwindigkeit des beweglichen Teils in Reaktion auf ein Befehlssignal beeinflußt wird, wobei ein Teil der Konfiguration derart gewählt ist, daß er teilweise auf dem angetriebenen beweglichen Element permanent unsichtbar ist, wenn es mit seiner normalen Geschwindigkeit läuft, und zwar durch den stroboskopischen Dauereffekt der Retina, während dieser Teil wieder in Erscheinung tritt, wenn die Geschwindigkeit als Funktion der Einwirkung eines Abweichungssignals abnimmt, wenn das Flugzeug beispielsweise den vorgesehenen Weg verläßt, um infolgedessen den Piloten unter Bedingungen aufmerksam werden zu lassen, welche zu denen des Sichtfluges analog sind.The invention thus provides a configuration which is based on a normally driven moving part is drawn, which rotates in the peripheral field of view of the pilot, the Rotational speed of the movable part is influenced in response to a command signal, part of the configuration is chosen so that it is partially invisible on the driven movable element when it is with his running at normal speed, namely through the stroboscopic Continuous effect of the retina, while this part reappears when the speed as a function of the impact a deviation signal decreases when the aircraft leaves the intended path, for example, to consequently the To make pilots aware of conditions that are analogous to those of visual flight.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:The invention is explained below, for example, with reference to the drawing described; in this shows:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Figur 2 einen Schnitt entlang II-II der Figur 1,Figure 1 shows a device according to the invention, Figure 2 is a section along II-II of Figure 1,
Figur 3 eine zu der Figur 1 analoge Darstellung im normalen Betriebszustand, FIG. 3 shows a representation analogous to FIG. 1 in the normal operating state,
Figur 4 eine Ausführungsform der Figur 3» wenn, ein Befehlssignal auftritt,FIG. 4 shows an embodiment of FIG. 3 when a command signal occurs,
Figur 5 eine analoge Ansicht einer AusführungsVariante der Figur 4, Figur 6 eine Detailansicht einer Aufbauanordnung undFIG. 5 shows an analogous view of an embodiment variant of FIG. 4, FIG. 6 shows a detailed view of a structural arrangement and
Figur 7 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Flugzeugkanzel-Ausrüstung. FIG. 7 shows a schematic representation of the arrangement of an aircraft cockpit equipment.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Bordinstrument 10 dargestellt, welches zwei Trommeln 1 und 2 aufweist, die beispielsweise einen Durchmesser von D= 10 cm und eine Breite von E = 3 cm aufweisen.In Figures 1 and 2, an on-board instrument 10 is shown which has two drums 1 and 2 which, for example, have a diameter of D = 10 cm and a width of E = 3 cm.
Die Trommeln 1 und 2 sind unabhängig voneinander auf zwei Motoreinrichtungen angeordnet, die schematisch bei 3 und 4 angedeutet 3ind, sind weiterhin auf eine gemeinsame Achse x-y zentriert, und sie werden durch die individuellen Motoren (nicht dargestellt) angetrieben. The drums 1 and 2 are independent of each other on two motor devices arranged, which are indicated schematically at 3 and 4, are still centered on a common axis x-y, and they are driven by the individual motors (not shown).
Auf den zylindrischen Außenflächen der Trommeln 1 und 2 ist eine karierte Konfiguration dunkler Farbe auf hellem Hintergrund erkennbar, welche beispielsweise Linien 5 aufweist, die parallel zu der Rotationsachse x-y entlang der Erzeugenden des Zylinders ver-A checkered configuration of dark color on a light background can be seen on the cylindrical outer surfaces of drums 1 and 2, which, for example, has lines 5 that run parallel to the axis of rotation x-y along the generatrix of the cylinder
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laufen und Kreise 6, die zu den Linien 5 senkrecht stehen.run and circles 6 that are perpendicular to the lines 5.
Wenn die Motoren abgeschaltet sind, stellen die Trommeln, die vom Piloten in der Richtung des Pfeils f-. gesehen werden, ein kariertes Muster (5f6) dar, welches sich von dem hellen Hintergrund gemäß der Darstellung in der Figur 1 dunkel abhebt.When the motors are switched off, the drums, which are from the Pilots in the direction of arrow f-. be seen a plaid Pattern (5f6), which differs from the light background according to the representation in Figure 1 is dark.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß in einem normalen i'lugzustand die Trommeln 1 und 2 alle zwei in Drehung versetzt sind, beispielsweise gegenläufig zueinander, und zwar die Trommel 1 in Richtung des Pfeils f2 und die Trommel 2 entgegengesetzt, wobei die Geschwindigkeit derart gewählt ist, daß durch die Drehung der Trommeln die Linien 5 für die Retina eines Beobachters durch den stroboskopischen Effekt unsichtbar werden, während das Netz der Kreise 6, die in senkrecht zu der Rotationsachse x-y verlaufenden Ebenen liegen, wenn sie eine ausreichende Strichstärke oder eine ausreichende Punktmarkierung aufweisen, dem peripheren Sehen allein zugänglich sind und einen ausgezeichneten Stimulus für das periphere Sehen darstellen, und zwar für normale jj'lugzuatände.According to the invention it is provided that, in a normal flying condition, drums 1 and 2 are set in rotation every two, for example in opposite directions to one another, namely drum 1 in the direction of arrow f 2 and drum 2 in opposite directions, the speed being such is chosen that the lines 5 are invisible to the retina of an observer by the stroboscopic effect by the rotation of the drums, while the network of circles 6, which lie in planes perpendicular to the axis of rotation xy, if they have a sufficient line thickness or a sufficient Have point markings, are only accessible to peripheral vision and represent an excellent stimulus for peripheral vision, specifically for normal jj'lugzuatände.
Die Figur 6 stellt eine Steueranordnung der .einrichtung 10 gemäß der Erfindung dar, und zwar auf zwei Motoren 7 und 8. Diese Motoren treiben jeweils einen Zahnkranz 9, bzw. 11, in entgegengesetzter Richtung an, welche mit den Zahnkränzen 12 und 13 auf den kurzen Wellen 3 und 4 im Eingriff stehen.FIG. 6 shows a control arrangement of the device 10 according to of the invention, namely on two motors 7 and 8. These motors each drive a ring gear 9 and 11, respectively, in opposite directions Direction which are in engagement with the ring gears 12 and 13 on the short shafts 3 and 4.
Die Motoren 7 und 8 werden über zwei Übertragungsleitungen 14 und 15 über zwei Spannungswandler 16 und 17 gespeist.The motors 7 and 8 are via two transmission lines 14 and 15 fed via two voltage converters 16 and 17.
In einer normalen Situation drehen sich die Motoren 7 und 8, wie es oben bereits erläutert wurde, entgegengesetzt zueinander, und ihre Geschwindigkeit ist so dimensioniert, wie sie erforderlich ist, um den beabsichtigten stroboskopischen Effekt zu erreichen, nach welchem der Pilot nur die parallel gezeichneten unbewegli-In a normal situation, the motors 7 and 8, as already explained above, rotate in opposite directions to one another, and its speed is dimensioned as it is necessary to achieve the intended stroboscopic effect, according to which the pilot only uses the immovable
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chen kreisförmigen Linien 6 wahrnimmt.Chen circular lines 6 perceives.
Ein durch das Blockdiagramm 18 dargestellter Rechner vergleicht die vorgegebene Größe mit dem augenblicklichen Wert des Flugparameters, für welchen die Einrichtung 10 eine visuelle Information liefert, welche die aus2sufu.hrende Handlung betrifft, beispielsweise zur Aufhebung einer Abweichung in bezug auf ein Funketrahlenbündel im laufe der Annäherung auf eine Landefläche. Der Rechner 18 gibt eventuell zum Verstärker 19 über die Leitung 20 ein Signal der Abweichung zwischen dem vorgegebenen Wert und dem augenblicklichen Wert, was zur ü'olge hat, daß über die Leitung 21 ein Befehlssignal gegeben wird, welches die Geschwindigkeit des Motors 7 über einen Spannungswandler 16 verlangsamt. Der Motor 7 dreht den Oberflächenteil der i'rommel in der Richtung des Pfeils f., wobei die Verlangsamung, welche durch das Signal der Abweichung ausgelöst wird, die Wirkung hat, daß die bei der normalen Geschwindigkeit unsichtbaren Linien 5 wieder in Erscheinung treten und dann unter den Augen des Piloten in der Richtung des Pfeils f. (siehe Figur 4) vorbeilaufen, und zwar mil· einer Geschwindigkeit, welche beispielsweise umgekehrt proportional ist zu der Amplitude der erforderlichen auszuführenden Handlung.A computer represented by the block diagram 18 compares the predetermined size with the current value of the flight parameter, for which the device 10 supplies visual information relating to the action to be performed, for example to cancel a deviation with respect to a radio beam in the course of the approach to a landing area. The computer 18 possibly gives to the amplifier 19 over the line 20 a signal of the deviation between the specified value and the current value, which has the consequence that over the line 21 a command signal is given, which the speed of the motor 7 is slowed down via a voltage converter 16. Of the Motor 7 rotates the surface part of the drum in the direction of the Arrow f., Where the slowing down, which is triggered by the signal of the deviation, has the effect that the normal Speed invisible lines 5 reappear and then under the pilot's eyes in the direction of the Arrow f. (See Figure 4), at a speed which is, for example, inversely proportional to the amplitude of the action required to be performed.
Auch wenn die Leixung 22 in den Wandler 17 ein Signal "des Aufbäumens" einführt, wirkt sich die Spannungsveränderung in der Weise aus, daß der Motor 8 verlangsamt wird und folglich die i'rommel 2 ebenfalls verlangsamt wird, welche sich in der Richtung des Pfeile f, dreht. Auf Grund dieser Verlangsamung erscheinen die Linien 5 des karierten Musters wieder und laufen unter den Augen des Piloten in der Richtung des Pfeils Ix- mit einer Geschwindigkeit vorbei, welche umgekehrt proportional ist zu der Amplitude, welche für die Bewegung erforderlich ist, um "das Aufbäumen" zu korrigieren. Even if the line 22 introduces a signal "to rear up" in the transducer 17, the change in voltage has the effect that the motor 8 is slowed down and consequently the drum 2 is also slowed down, which is in the direction of the arrow f, rotates. Due to this slowdown, the lines 5 of the checkered pattern reappear and pass under the pilot's eyes in the direction of the arrow I x - at a speed which is inversely proportional to the amplitude required for the movement to "das Rise up "to correct.
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Wenn die Vorrichtung den Azimut-Winkel des Flugzeuges in "bezug auf die Piste überwachen soll, wird vorteilhafterweise die Ausführungsform 110 der Figur 5 gemäß der Erfindung angewandt.. Die !Trommel 101, welche sich "bei einem normalen Flugzustand in der Richtung des Pfeils f7 dreht, hat eine ausreichende Geschwindigkeit, damit die Linien 105 des karierten Musters vom Piloten nicht mehr gesehen werden können, wobei eine progressive Verlangsamung vorgesehen ist, und zwar durch Eingreifen eines Befehlsrechners, welcher den Unterschied zwischen zwei Daten ermittelt, und zwar zwischen dem Azimut der Achse der Piste und dem augenblicklichen Azimut, und zwar derart, daß die Linien 105 wieder fortschreitend erscheinen, indem sie in der Richtung des Pfeils fQ laufen, wodurch dem Piloten angezeigt wird, daß er nach rechts kommen muß.If the device is to monitor the azimuth angle of the aircraft in relation to the runway, embodiment 110 of FIG. 5 according to the invention is advantageously used 7 rotates has sufficient speed that the lines 105 of the checkered pattern can no longer be seen by the pilot, a progressive deceleration being provided by the intervention of a command computer which determines the difference between two data, namely between the azimuth the axis of the runway and the current azimuth, in such a way that the lines 105 again appear advancing, running in the direction of the arrow f Q , thereby indicating to the pilot that he must come to the right.
In gleicher Weise zeigt die Trommel 102 bei ihrer Verlangsamung an, daß er nach links kommen muß.Similarly, when the drum 102 slows down, it indicates that it must come to the left.
In der Figur 7 ist die Bordinstrumententafel 23 dargestellt, auf welcher sich die klassischen Inatrumente der Flugzeugführung befinden, sowie die Windschutzscheibe 24. Die Anzeigeeinrichtung 110 für seitliche Bewegungen und die zweiAnzeigeeinrichtungen 10 für Bewegungen in der Höhenausdehnung sind im Bereich des peripheren Sehens des Piloten angeordnet. Befehlsrechner wie 18 sind in geeigneter Weise an Verstärker 19 angeschlossen und übertragen gemäß der Erfindung die Signale, welche Aktion auszuführen ist, und zwar durch geeignete Übertragungsleitungen 25» zu den Instrumenten 10 und 110 des ersten Piloten, wobei unter Umständen eine Verdopplung auf den bei 26 dargestellten Oo-Pilotenplatz möglich ist.In FIG. 7, the on-board instrument panel 23 is shown what the classic instruments of aircraft control are, and the windshield 24. The lateral movement indicator 110 and the two indicators 10 for movements in altitude are arranged in the area of the pilot's peripheral vision. Command computers like 18 are suitably connected to amplifier 19 and transmit, according to the invention, the signals indicating which action is to be carried out, namely through suitable transmission lines 25 »to the instruments 10 and 110 of the first pilot, with a Doubling to the Oo pilot position shown at 26 is possible is.
Unabhängig von den Anzeigen, welche für ihn von dem aufmerksamen Ablesen der Skalen dee Instrumentenbrettea 23 oder von der Untersuchung von externen natürlichen Bezugspunkten herrühren, ist derRegardless of the displays, which for him from the careful reading of the scales on the instrument panel 23 or from the examination deriving from external natural reference points is that
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Pilot bei erhobenem Kopf der Hefü exwirkung des Stimulus des parafovealen Sehens ausgesetzt, und zwar der Anzeigen 10 und 11 ü, welche die Heaktionswirkung in seitlicher und in Ho'Iienrich tung betreffen.Pilot with his head held high, the yeast effect of the stimulus of the exposed to parafoveal vision, namely the displays 10 and 11 ü, which show the reaction effect in lateral and horizontal direction concern.
Mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung ist für den Piloten, der nach Instrumenten fliegt, der Vorgang der Iieflexaufnähme und dor Interpretation somit dem Vorgang sehr ähnlich, wie er dem Siohtflug eigen ist.With the inventive device is for the pilot who according to instruments flies, the process of Iieflexaufnähme and The interpretation is therefore very similar to the process as it is to the Siohtflug is peculiar.
Ks aollen hauptsächlich "bei schwacher oder überhaupt nicht vorhandener Sicht folgende Vorgänge erleichtert werden:Ks mainly "when weak or not present at all The following processes are facilitated:
Die manuelle Annäherung und Landung,Manual approach and landing,
die Überwachung dieser Phasen bei automatischem Plug,the monitoring of these phases with automatic plug,
das Hol]en (automatisch oder nicht),the fetching (automatic or not),
das Starten undstarting and
dor Übergang ?3uf Handsteuerung, wenn die Automatik infolge einon Unfalls oder aus einem anderen Grund abgeschaltet ist.The transition to manual control if the automatic system is a result of one Has been switched off in an accident or for any other reason.
Die zwei 'frommein können auch getrennt auf zwei verschiedene Achsen montiert sein, und die auf Grund des stroboskopisch^.» liffe,,ktes variable Konfiguration kann auf die ebene Oberfläche einer Scheibe gezeichnet sein.The two 'pious' can also be separated into two different ones Axles be mounted, and the stroboscopic ^. » liffe ,, ktes variable configuration can be applied to the flat surface be drawn on a disc.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |